费希尔：现代统计学之父

吸烟导致肺癌，抗生素治疗胃溃疡，锻炼有助于预防心脏病……我们怎么知道这些？因为科学家有统计数据证明。而那个让干巴巴的数据变得鲜活而有意义的人，必定是一位天才
【英国《焦点》月刊8月号文章】题：数字背后的人（作者　罗伯特·马修斯）
事实上，研究人员每天都会揭开对大量问题的新发现，从导致致命疾病的原因到制止街区犯罪的最佳方式。人们一度曾仅凭传闻和自己的观点来处理这些问题，而现在就不是这样了。科学证明代替武断观点，经历了很长一段时间。但是，如果不是因为罗纳德·艾尔默·费希尔的智慧，时间还会更长，这位性情暴躁的天才证明了，如何从原始数据中提炼出可靠的事实。
自幼迷上数学
尽管费希尔在学术界以外鲜为人知，但他却是20世纪最具影响力的科学家之一。发表在任何著名科学刊物上的新研究结果无一不是以他提出的理论———如P值理论和方差分析———为基础的。他发现的一些理论太令人吃惊，它们看起来更像是魔术，而不是数学。他找到一种方法，根据狩猎收获对存在于地球、但尚未被发现的物种进行估算。他还是极值理论的先驱，这种理论以过去的洪水或暴风雨之类的灾难记录为依据，对破坏性最强的类似灾难在下一千年、甚至一万年袭击地球的可能性进行估算。
即便是认为这些问题会有答案也需要一流的创造性。这种创造性缘自何处呢？当然，费希尔的生活背景不能给我们任何提示。1890年，他出生于伦敦芬奇利，父亲是一位艺术品拍卖商，虽有一位舅舅在剑桥攻读数学，但相隔很远，祖上也没有人显示出任何科学癖好。
然而，费希尔自己确实表现出典型的数学能力迹象：他很小便对数字着迷。三岁时，他曾问保姆，8是多少的一半——保姆告诉他答案后，他脱口而出：“那么我猜16肯定是32的一半。”
上学时，人们很快发现了他的聪明才智，以及他的残疾：他的视力极差。但后来证明视力是费希尔一生中极为宝贵的东西。到十几岁时，他如果不戴镜片很厚的眼镜，就跟瞎子差不多。医生告诫他，不要在灯光下学习。这迫使费希尔利用他的头脑，而不是笔和纸，来想象问题。在这个过程中，他创造了自己独特的几何方法，解决了数学家用传统的技巧无法解决的问题。
19岁时，费希尔得到一份奖学金，带着对日后使他成名的数学和生物这两个领域的超前认识进入了剑桥大学。1912年他以第一名的成绩从大学毕业，却发现他的才能没有明显的用武之地。
免受兵役之苦
在第一次世界大战期间，费希尔强烈希望报效祖国，他志愿参军并通过了体检的每一项，但视力除外。因为这一点，这个后来研究出20世纪科学理论中某些最关键方法的人远离了战火硝烟，要不然，他也可能牺牲或受伤。
费希尔成了一名教师，在业余时间发展他的统计思想。1919年，他终于在英国农作物研究所—洛桑实验站找到了一份工作。就是在这里，他一直在钻研的基本统计理论取得了丰硕的成果。
当时，科学家认为，新兴的统计学方法对检验他们的理论很有用。然而，他们却不能过多地使用这些方法，因为得出可靠结论的关键似乎是掌握大量的数据，而在大部分情况下，科学家根本就没有这么多的数据。
费希尔着手寻找从少量数据中得出最可靠结论的方法。他意识到，关键在于任何现有数据中提炼出尽可能多的信息。他还是学生时，便发现了一种似乎完全能解决这一问题的方法。这种方法被称为“极大似然”，是一种数学法则，它使费希尔发现了所谓的“充分统计量”：充分体现样本包含的信息的数量。掌握了这些方法，费希尔创造了大量的统计方法：以现有数据获得对研究对象可能是最深刻的了解——这是科学家们的长期向往。
洛桑实验站的同事进行作物检验时遇到了一些问题，在这些问题的激发下，费希尔还提出了设计试验的效率惊人的新方法。他提出的方差分析使一个试验能同时回答数个问题———向“任何试验只能研究一个元素，其他元素必须保持不变”的惯常做法提出了挑战。
1925年，费希尔将他的思想融入了20世纪科学研究最具影响力的一本著作：《研究者的统计方法》。对于从事科学研究的人来说，这简直是天赐之物，书中包含了分析数据的有效的新方法和大量例证。
计算偶然因素
费希尔的方法被广泛使用于整个科学界———而使用最多的是“显著性检定”。在分析试验结果时，研究人员经常要弄清楚确定的结果是必然的，还是偶然原因导致的。为了帮助他们作判断，费希尔设计了所谓的P值。高P值会提醒研究人员，他们的研究结果意义不大，而费希尔建议，P值为0.5是方便研究者判断的一个临界值。从此，任何研究只要其结果的P值在0.5以下，从统计学角度看，便有重大意义，其结果就应该受到重视。
1929年，39岁的费希尔当选皇家科学院院士，他在研究工作方面杰出的独创性得到了承认。这种独创性的一个明显证据便是他发现了数量的极值——例如最严重的洪水和持续时间最长的旱灾———遵循数学法则。运用该理论，通过分析前几百年的洪水记录，便可估计未来几十年、甚至一千年发生水位超过一定高度的洪水几率。
该理论被称为极值理论，保险公司如今就运用这种方法来估计下一年他们可能面临的最大索赔额度。该理论还用于堤防的设计：在海岸防护墙的保护下，荷兰人民免遭海啸袭击。这种防护墙在可以预见的未来，保护他们免遭可能出现的最严重的海啸伤害，其高度就是运用极值理论计算出来的。
肯定微弱优势
费希尔对优生学的兴趣产生了一个积极作用，即，促使他将数学应用于达尔文进化论的推理过程。费希尔在他的开拓性文章——《自然选择的遗传理论》对模糊的“进化适应性”观点进行了详细的阐述，并证明了一些理论。
对费希尔来说，二战的爆发标志着苦日子的开始。由于担心伦敦遭受空袭，他的实验室关闭了，他领导的研究小组也解散了。1943年，他维持了26年的婚姻崩溃了，刚过了几个月，又得知大儿子战死沙场。面对这些变故，费希尔比以往更加专注地投入学术研究，主持了剑桥大学著名的鲍尔弗遗传学讲座。在后来的14年里，他在自己最感兴趣的遗传学和统计学两个领域继续探索。
两人血液相混可能凝结的现象激起了费希尔的兴趣，他开始研究血型的遗传特征，并以数学理论推测存在两种新血型，这两种血型后来被医学家所证实。
费希尔1957年退休，5年后因患癌症逝于澳大利亚。生前，他笼罩在各种荣誉的光环之下，其中包括爵士勋位。今天，他的数学成就渗透到科学的每个角落：科学家在寻求重大问题的答案时，无一不用到P值理论、显著性检定和方差分析。
也许，同费希尔相比，一些科学家使我们对宇宙本质的认识更深入，但是，几乎没有谁能像他那样，使那么多的人掌握那么强的数学能力。
图片：
1、罗纳德·费希尔（1890－1962年）创立了我们所知的统计学，然而，他的研究工作经常受到指责。
2、2001年的人口普查帮助政府制定未来政策的全国性调查，这充分说明了统计学对现代生活是何等重要。